Geografické informační systémy Cvičení

Geografické
informační systémy
Cvičení 1
K143GISZ
Rok: 2009/10
Semestr: zimní
Rozsah: 1+2
Zakončení: z
Ing. Josef Krása. Ph.D.
Josef.krasa@fsv.cvut.cz
B611

http://storm.fsv.cvut.cz/
Pokyny ke cvičením

Podmínky k udělení zápočtu
Prezence + výsledná zpráva + případně závěrečný
test
Možné 2 cvičení bez omluvy ale nedoporučuje se !!!
Náhrada je možná po dohodě s kantorem(ry)
Aktivní práce v hodinách + opakování na začátku
hodiny z předchozí látky
Posledních 15 min. každého cvičení bude věnováno
samostatné práci studentů. Vypracování 2 A4
závěrečné zprávy z probrané látky (ve dvojicích). Musí
mít na začátku dalšího cvičení, jinak jako
„nepřítomen“.

Základní principy
Objekty a jevy reálného světa jsou někde umístěny a
nebo mají vztah k nějakému místu.
Tyto objekty se vzájemně ovlivňují – to nás zajímá…
Značné množství objektů a informací o nich Þ digitální
zpracování (reprezentace pomocí digitálních dat)
potřebujeme znát
vlastní údaje o objektu
údaje o jeho poloze
počítačovému systému, který umožňuje
ukládat, využívat a zobrazovat taková data, říkáme
geografický informační systém, zkráceně GIS.

Proč používat GIS ??
Umí pracovat s údaji o vzájemných prostorových
vztazích objektů neboli topologií.
Dává odpovědi na otázky jako:
– Poloha: Kde je …? Co se nachází v nějaké oblasti...?
– Umístění za nějakých podmínek: Ukaž mi všechna
místa, kde je splněno…
– Plánování cest: Která cesta z … do … je nejkratší?
– Analýzy, statistika: mapy hustoty obyvatelstva, mapy
zaměstnanosti …
– Změny map - predikce: Jak se změní počet obyvatel za
20 let?
– Modelování: Jaká bude ztráta půdy z povodí když …?
– …

Co všechno je GIS ?
počítačový systém pro získávání, ukládání,
analýzu a vizualizaci dat, která mají prostorový
vztah k povrchu Země.
je nástroj, který umožňuje uživatelům vytvářet
modely části zemského povrchu pomocí
dostupných softwarových a hardwarových
prostředků.
Data - geografická (nebo prostorová) data
Software
Obor
Lidé
Atd…

Vyčerpávající definice
Geografický informační
systém je
organizovaný souhrn
počítačové techniky,
programového
vybavení,
geografických dat
a zaměstnanců
navržený tak, aby mohl
efektivně získávat,
ukládat, aktualizovat,
analyzovat, přenášet
a zobrazovat všechny
druhy geograficky
vztažených informací.

Příklady použití
Obecně:
Veškeré mapování a vojenství – strategický rozvoj i špionáž
Dopravní a doručovatelské firmy
Těžební společnosti
Cestovatelé při přípravách a využití GPS
farmáři, vodohospodáři, lékaři, urbanisti, a další a další a
další……….
Např.:
evidenci katastru nemovitostí,
předpovídání vývoje počasí,
určování záplavových zón řek,
výběru vhodné lokace pro čistírnu odpadních vod,
plánování výstavby silnic, apod.
Zpracování dat DPZ
Správa systémů: vodohospodářské soustavy, energetika,
vodovody
Pro nás:
Erozní studie ztráty půdy na konkrétním povodí

Záplavové zóny na letecném
snímku ze srpna 2002 v Praze

Příklady:
Kde získat GIS data ??
Místní a obecní úřady (např.
http://www.krajlbc.cz/index.php?page=1462)
(Ukázky dat v „Kalendáři GIS“)
ČÚZK - Český úřad zeměměřický a
katastrální http://www.cuzk.cz/
ZABAGED (polohopis, výškopis)
http://portal.env.cz/rozcestnik/gisresortu-zp.php

Vektory a rastry
Dvě pojetí: samostatné objekty (budovy…)
spojitá pole (nadmořská výška,
srážková výška…)
Dva typy GIS dat (mapových vrstev): vektory
rastry
Obvykle: vektory – objekty, rastry – pole
Vektory
Rastry

Vektory
Prostor je definován bezrozměrnými body (vertex) s
přesným (x,y) umístěním a liniemi jako přímými
spojnicemi těchto bodů.
Plochy jako uzavřené obrazce uvedených bodů
Zdroje:
Kresba – povrch papírové
mapy, nebo snímku ručně
digitalizován perem s
digitálním záznamem
pozice bodů
Digitalizace v GIS
Import z CAD projekce
Vektorizace –
automatický převod
rastru na vektor v GIS a
následná úprava

Dimenze objektů
Reálné objekty na zemském povrchu - trojrozměrné (v GIS
generalizace)
0D - body, definované pouze svou polohou. (např.
autobusová zastávka v GISu modelujícím dopravu, GSM
vysílač v GISu mobilního operátora modelující pokrytí
signálem…)
1D - úseky čar - linie, s konečnou délkou a nulovou plochou.
(např. silnice, řeky, apod.)
2D - polygony, s konečným obvodem a konečnou plochou.
3D - polyhedrony. V GISech se používají výjimečně, ve
specifických případech. Třetí rozměr je v GISech nejčastěji
modelován pomocí tzv. Digitálního modelu terénu (DMT,
DEM).
Informace jsou vázány k celému objektu

Rastry
Prostor je definován sítí bodů (obvykle čtvercovou):
základní elementy - pixely (picture elements, nebo cells
= buňky)
Pravidelné nebo nepravidelné
Informace je vázána na element (pixel) – ne na objekt
Zdroje:
Skenování – povrch papírové mapy, nebo přímo světa snímán
po řádcích
Digitální snímání (fotografie) – předloha zachycena přímo na
rastrovou síť
DPZ, digitální
fotogrammetrie

Pozitiva x negativa
Vektory
+ menší objemová
náročnost
+ snažší
interpretace,
editace,
databázové
operace
Rastry
+ snadné výřezy,
překryvy, analýzy
+ průhledná tvorba
DMT
+ jednoznačná
přesnost (~
velikost pixelu)

RASTR – některé problémy
‣Omezené rozlišení – objemová náročnost roste s
přesností
Rozlišení
Velikost
160 m 1 MB
80 m 4 MB
40 m 16 MB
20 m 64 MB
10 m 256 MB
5 m 1024 MB

RASTR – některé problémy
‣Omezené rozlišení snímání – plynulá reprezentace
objektů

VEKTOR – reprezentace objektů
‣Komprimace vektoru – redukcí počtu vertexů
Vektorová data často považována za „přesnější“ dík přesné lokalizaci vertexů, ve skutečnosti vše
závislé na přesnosti analogových zdrojů, přesnosti zpracování i objemu dat

VEKTOR – některé problémy
‣Dvojí definice polygonů
‣úplné polygony bez topologie - mnohdy nesouvislost
polygonů (chyby digitalizace), …
‣Topologický popis se společnou spojnicí,
problematický převod na úplné polygony.
Ukázka nepřesnosti vektorové databáze HEISS – povodí 4. řádu ČR

GIS software
Idrisi http://www.clarklabs.org/
ArcGIS http://www.esri.com/,
http://www.arcdata.cz/
Microstation http://www.bentley.com/,
http://www.bentley.com/cs-CZ/,
http://www.gisoft.cz/
Geomatica http://www.pcigeomatics.com/
MGE http://www.intergraph.com/mge/
GRASS, Atlas, TopoL
…

Konec…
a příště….

Teorie GIS
Objekty x pole
Objekty Svět je prázdný prostor
vyplněný počitatelnými objekty s
daným umístěním (v prostoru i čase)
a o definované velikosti (opět i v
čase)
Pole Prostor (svět) je definován
jednou nebo několika měřitelnými
proměnnými (opět v prostoru i čase)
Oba koncepty mají své opodstatnění, výhody,
použitelnost.